江 蓉

（黃山學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，安徽 黃山 245041）

1 前言

淀粉作為繼纖維素的第二大有豐富的來(lái)源的可再生的能源，在食品、造紙、紡織、石油、化工、醫(yī)藥等行業(yè)生產(chǎn)中被廣泛的應(yīng)用.但工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中暴露出有很多功能性缺點(diǎn)，因此有必要對(duì)原淀粉進(jìn)行一定的處理，在淀粉分子中引入新的取代基，使變性后的淀粉具有一些其它的特殊用途[1-4].

本文正是采用了乙酸酐為酯化劑，探究不同的影響因素對(duì)酯化淀粉酯化過(guò)程及酯化結(jié)果的影響，分析找出對(duì)酯化淀粉酯化取代度最大的影響因素，并尋找出酯化的最佳反應(yīng)工藝.

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原料與設(shè)備儀器

實(shí)驗(yàn)原料：可溶性淀粉、鹽酸、氫氧化鈉、硫酸、無(wú)水碳酸鈉、酚酞、硝酸銀、乙酸酐、無(wú)水乙醇，均為分析純.

主要儀器設(shè)備：電熱鼓風(fēng)干燥箱、電子恒速攪拌器、集熱式恒溫磁力攪拌器、電子分析天平、循環(huán)水式真空泵、紅外色譜儀、pH（酸度）計(jì).

2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.2.1 低取代度乙酸酯淀粉的制取

準(zhǔn)確稱量可溶性淀粉20.0g與水30mL倒入燒杯中，恒速攪拌n=240～260r/min，保持溫度不變，用NaOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH（8～9）.攪拌器攪拌30min后，向反應(yīng)體系中開始滴加乙酸酐，加完乙酸酐后，繼續(xù)攪拌反應(yīng)10min，用1mol/L的HCl溶液調(diào)節(jié)體系溶液的pH值直至中性，真空抽濾，用AgNO3溶液檢驗(yàn)濾液中是否含有氯離子，再將過(guò)濾后的濾餅粉粹干燥.

2.2.2 取代度的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取制取的酯化淀粉烘干樣品5.0g和水50mL，置于250mL的碘量瓶中，滴加1%的酚酞指示劑3滴，用0.1mol/L的NaOH溶液滴定.再向碘量瓶中加入0.5008mol/L的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液25mL，攪拌1h后，用0.4948mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，記錄用去的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V1，同時(shí)做一組空白實(shí)驗(yàn)，用淀粉代替酯化淀粉，重復(fù)上述步驟，記錄滴定記錄用去的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V0，計(jì)算取代度DS.

2.3 結(jié)果與討論

2.3.1 乙酸酯淀粉的最佳反應(yīng)參數(shù)的研究分析

本文選用的正交因素是NaOH溶液濃度、反應(yīng)時(shí)間以及乙酸酐用量.通過(guò)該三個(gè)因素進(jìn)行三水平的正交實(shí)驗(yàn)，找出最佳的反應(yīng)參數(shù).正交因素見表1.

表1 乙酸酯淀粉實(shí)驗(yàn)正交因素水平

根據(jù)這三個(gè)因素變量，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，得出各實(shí)驗(yàn)條件下滴定消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，數(shù)據(jù)記錄見表2.

表2 乙酸酯淀粉實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄

用淀粉代替酯化淀粉進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)，滴定用去的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V0為24.33mL，根據(jù)以下計(jì)算公式計(jì)算取代度DS：

通過(guò)將實(shí)驗(yàn)所得的原始數(shù)據(jù)代入公式（1）和公式（2）中，分別可以計(jì)算出ω與DS，利用正交軟件計(jì)算，得出正交實(shí)驗(yàn)表格，見表3.

表3 乙酸酯淀粉正交實(shí)驗(yàn)

從表3我們可以得到：因素C的極差R最大，即乙酸酐的用量對(duì)取代度的影響更大；而空白列的極差要大于因素B和A，說(shuō)明了影響因素之間是存在著一定的相互交錯(cuò)的作用，亦或是我們實(shí)驗(yàn)時(shí)漏掉了其他對(duì)結(jié)果有影響的因素，例如pH值或反應(yīng)溫度等；因素A和B比因素C影響較小，說(shuō)明了NaOH溶液濃度以及反應(yīng)時(shí)間對(duì)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響不太大.綜上，其三大影響因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響次序?yàn)镃>B>A.通過(guò)分析每列 k1、k2、k3值，可得出最佳反應(yīng)正交方案為A2B3C2，即乙酸酐用量為9%，反應(yīng)時(shí)間為90min，NaOH溶液濃度為0.5mol/L，此時(shí)所得的乙酸酯淀粉取代度DS值為0.13217.

2.3.2 紅外光譜分析

圖1 乙酸酯化淀粉紅外光譜圖

由圖1乙酸酯化淀粉(DS=0.13217)的紅外光譜中，在1727.19cm-1處有一個(gè)吸收峰，而該吸收峰為羰基伸縮振動(dòng)的吸收峰,表明有酯羰基存在.證明了可溶性淀粉與乙酸酐之間發(fā)生了乙酰化反應(yīng)，在淀粉分子上引入了乙?；?

3 結(jié)論

(1)通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)我們得出對(duì)乙酸酯淀粉取代度有影響的因素的影響次序依次為：乙酸酐的用量、反應(yīng)時(shí)間、NaOH溶液濃度.

(2)我們可以得出乙酸酯淀粉的最佳反應(yīng)正交方案為A2B3C2，即乙酸酐用量為9%，反應(yīng)時(shí)間為90min，NaOH溶液濃度為0.5mol/L，此時(shí)所得的乙酸酯淀粉取代度DS值為0.13217.

(3)從紅外光譜圖中可以看到，以乙酸酐為酯化劑，與淀粉反應(yīng)生成的乙酸酯淀粉分子上有乙?；?

〔1〕高嘉安.淀粉與淀粉制品工藝學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2001.41-56.

〔2〕張燕萍.變性淀粉制造與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.14-35.

〔3〕張水洞，張玉榮，汪秀麗，等.用于制備熱塑性塑料的雙醛玉米淀粉的研究 [J].四川大學(xué)學(xué)報(bào)，（自然科學(xué)版），2007，44（3）：256-261.

〔4〕王玉忠，張水洞，張玉榮，等.高羰基含量氧化淀粉的制備方法 [P].中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)枺?007100506526.